Laboratorio 5B Visto un esempio di video realizzato a scuola, informato sulla possibilità di realizzarne altri in orario scolastico.

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1 ///--- inizio lezione di Martedì Laboratorio 5B 2015 Visto un esempio di video realizzato a scuola, informato sulla possibilità di realizzarne altri in orario scolastico. Resistenze Se abbiamo bisogno di Resistori da 10 kohm 0,25 W che tipo di Resistori posso comprare? Posso cercare Resistori a montaggio smd Resistori a film di carbonio Resistori a film metallico montaggio tradizionale (pochi centesimi di euro) Coefficiente di temperatura pari a 3ppm significa che se R=10kohm e temperatura varia di 1 C la R varia di 3ppm= 0,03 ohm (1% = 100ohm, 1per mille = 10 ohm, 1ppm = 0,01 ohm) Se la temperatura di riferimento è 20 C e la temperatura di lavoro è 50 C vuol dire che la temperatura è cambiata di 30 C e che i miei ohm diventano ohm per i componenti a film spesso SMD occorre verificare la potenza dissipabile negozio di Torino altri negozi a Buttigliera (SGM), Alpignano (Eta Beta), Torino Corso Grosseto (Femet), Corso San Maurizio ( ),. Per avere un Resistore variabile da circa 0 ohm a circa 10 kohm (0,25 W) posso comprare un potenziometro a filo 1 giro, da pannello, multigiri (10 giri), da circuito stampato, con manopola, con cacciavite, Se mi serve un potenziometro da 0 a 7723 ohm max (con una sola manopola/cacciavite) posso inserire un blocco meccanico (devo fare attenzione alla ripetibilità ossia alla posizione 123 avere sempre 3300 ohm) Il potenziometro ha 3 pin A B C (Alto, Basso, Centrale) ho una R_fissa R AB, e 2 resistenze variabili R AC ed R CB la cui somma vale sempre R AB Posso saldare una R in parallelo tra i pin A e B di valore Rp Ad esempio con un potenziometro da 0 ohm a 10 kohm (da 0 a 350 di rotazione) regolato a 125 quanto valgono le tre R? R AC = (minore di R AB, maggiore di R CB ) R CB = (minore di R AB, minore di R AC ) R AB = 10 kohm (somma di R AC + R CB ) R CB : angolo parziale = R AB : angolo totale Angolo parziale = 125 Angolo totale 350 R AB =10 kohm R CB = R AB * angolo parziale / angolo totale = ohm *125 /350 = ohm \\\--- fine lezione di Martedì

2 ///--- Inizio lezione di Giovedì Ci serve un potenziometro con R AB con un valore che non è disponibile in commercio, ad esempio ohm. Posso prendere un potenziometro con R AB maggiore di ohm e collegare una R in parallelo. Rp deve essere maggiore di R AB (se fosse uguale o minore la Requivalente sarebbe <= ohm) Requivalente = (R AB * Rp) /(R AB +Rp) Dati numerici di partenza: R AB = ohm Req=7 723 ohm Passaggi matematici per ricavare il valore di Rp: (R AB +Rp)*Req=R AB *Rp R AB *Req+Rp*Req-R AB *Rp=0 Rp*(Req-R AB )=- R AB *Req Rp=- R AB *Req/(Req-R AB ) Rp=10 000*7 723/( )= /2 277= ohm Quindi posso sempre avere un potenziometro con un valore R AB non commerciale, il prezzo da pagare è la perdita della linearità Per sapere quanto vale R CB per qualsiasi grado di rotazione posso agire in 3 modi : proporzione matematica lettura del grafico disegnando il grafico In laboratorio con il multimetro in ohm possiamo identificare i pin A, B, C Smontando un potenziometro possiamo identificare il cursore e la pista in carbone che corrisponde ad R AB \\\--- fine lezione di Giovedì ///--- Inizio lezione di Venerdì Approfondiamo il potenziometro perché è un ottimo surrogato di un sensore (umidità, temperatura, numero di giri, pressione,.) Se abbiamo bisogno di una tensione regolabile da 0 a 12 V e abbiamo a disposizione una tensione di 12V (30mA max) possiamo utilizzare un potenziometro Calcoliamo il limite inferiore di Rcb del potenziometro e utilizzando Imax=30mA otteniamo Rcb_min=400 ohm, poi calcoliamo il limite superiore di Rcb del potenziometro e utilizzando Iminima=1mA otteniamo Rcb_max=12 kohm Utilizzo un valore intermedio ai valori minimo e massimo e posso scegliere Rpot=10 kohm Possiamo ridisegnare il circuito elettrico sostituendo il potenziometro con 2 R fisse Rac ed Rcb che variano al variare dell angolo del cursore e che hanno sempre come somma Rac+Rcb=Rab(=10kohm)

3 Possiamo calcolare i valori delle R e di Vout per ogni angolo del cursore, disegnare la caratteristica tra angolo (x) e la Rcb (y) Dopo avere effettuato i calcoli e aver disegnato i grafici posso ricavare che l andamento % di Rbc rispetto a Rab è uguale all andamento % di Vout rispetto a Valim ed è uguale all andamento % della grandezza fisica che viene misurata dal sensore \\\--- fine lezione di Venerdì ///--- Inizio lezione di Lunedì Riprendiamo il potenziometro lineare con Rab=10'000 ohm ed il potenziometro lineare con in parallelo una R= ohm (si ottiene Rab =7723 ohm) e cerchiamo se la caratteristica è concava o convessa La prima operazione è ridisegnare il potenziometro con 2 R distinte Rac e Rcb, poi si ridisegna il circuito per calcolare Rcb Calcoliamo che a 125 su 350 se la caratteristica è lineare otteniamo Rcb=2'578 ohm, con la Rp otteniamo Rcb =3'280 ohm Esercizio di logica : si procede ordinando i dati del problema utilizzando solamente operatori < o > La soluzione è : A<GC<N N<AM<CM quindi A guadagna di meno \\\--- fine lezione di Lunedì ///--- Inizio lezione di Martedì Esercizio 1 voto da 2 a 5 Disegnare lo schema elettrico di un alimentatore 12V collegato ad un potenziometro da 10'000 ohm utilizzando 2 R distinte Rac e Rcb quando il cursore è posizionato a 125 su 340 Calcolare Rcb a 125 e disegnare 2 grafici con x= y1=rcb y2=vout=vrcb Esercizio 2 voto da 5 a 8 Disegnare lo schema elettrico di un alimentatore 12V collegato ad una Rs1 in serie tra il positivo dell alimentatore ed il pin a del potenziometro, un potenziometro da 10000ohm con una Rp in parallelo ad Rab, una Rs2 in serie tra il negativo dell alimentatore ed il pin b del potenziometro Calcolare la Vout (tra il pin c del potenziometro e il negativo in almeno 3 punti (0, 125, 340 ) utilizzando Rp=44000 ohm, Rs1=1000 ohm, Rs2=2000 ohm Disegnare 1 grafico con x= y3=vout (tra il pin c del potenziometro e il negativo ( Rab corrisponde alla nostra Rp )

4 Rac Rab Rbc Ra Rb Rc Esercizio 3 voto da 8 a 10 Calcolare Rs1, Rs2 (Rp=circuito aperto) per avere la Vout (tra il pin c del potenziometro e il negativo da 0,3V (a 0 ) a 4,7V (a 340 ) con un potenziometro da ohm e Valimentazione=12V Calcolare la Vout (tra il pin c del potenziometro e il negativo in almeno 3 punti (0, 125, 340 ) Disegnare 1 grafico con x= y4=vout (tra il pin c del potenziometro e il negativo Esercizio 4 voto da 10 a 10L Descrivere la migliore procedura pratica per individuare i pin a,b,c di un potenziometro utilizzando un multimetro \\\--- fine lezione di Martedì Inizio lezione martedì Attività di laboratorio (metà classe per volta) sono finalizzate al voto Per attività extra e imparare qualcosa anche per il dopo-diploma la proposta è pomeriggi e lavori a casa (facoltativo)

5 Cognome Data 3 Ottobre 2014 Classe 5B Num. Compito fila Esercizio 1 voto da 2 a 5 Disegnare lo schema elettrico di un alimentatore 11V collegato ad un potenziometro da 22'000 ohm utilizzando 2 R distinte Rac e Rcb quando il cursore è posizionato a 90 su 320 Calcolare Rcb a e disegnare 2 grafici con x= y1=rcb y2=vout=vrcb Esercizio 2 voto da 5 a 8 Disegnare lo schema elettrico di un alimentatore 9V collegato ad una Rs1 in serie tra il positivo dell alimentatore ed il pin a del potenziometro, un potenziometro da ohm con una Rp in parallelo ad Rab, una Rs2 in serie tra il negativo dell alimentatore ed il pin b del potenziometro Calcolare la Vout (tra il pin c del potenziometro e il negativo in almeno 3 punti (0, 90, 320 ) utilizzando Rp= ohm, Rs1=2 200 ohm, Rs2=3 300 ohm Disegnare 1 grafico con x= y3=vout (tra il pin c del potenziometro e il negativo Rac ( Rab corrisponde alla nostra Rp ) Rab Rbc Ra Rb Rc Esercizio 3 voto da 8 a 10 Calcolare Rs1, Rs2 (Rp=circuito aperto) per avere la Vout (tra il pin c del potenziometro e il negativo da 0,4V (a 0 ) a 3,7V (a 320 ) con un potenziometro da ohm e Valimentazione=5V Calcolare la Vout (tra il pin c del potenziometro e il negativo in almeno 3 punti (0, 90, 320 ) Disegnare 1 grafico con x= y4=vout (tra il pin c del potenziometro e il negativo Esercizio 4 voto da 10 a 10L Descrivere la migliore procedura pratica (la procedura con il minor numero di misure) per individuare i pin a,b,c di un potenziometro utilizzando un multimetro

6 /// --- inizio lezione Lunedì Dobbiamo passare da grandezza fisica da misurare a numero digitale visualizzato (display o monitor) o memorizzato su file. La grandezza fisica può avere variazioni lente (temperatura escluso le esplosioni) o veloci (numero di giri) Il sensore deve essere coerente con la grandezza fisica da misurare (un surrogato economico è ad esempio il potenziometro), trasforma le varizioni della grandezza fisica in variazioni di tensione Il sample and hold serve si il valore da misurare cambia nell intervallo di misura (si semplifica con un interruttore ed un condensatore ideale) Il circuito di condizionamento serve ad avere sull ADC il max range possibile L ADC può avere range 0-5V 0/10V -10/10V e può avere codifica a bit \\\--- fine lezione di Lunedì Siamo arrivati a collegare il nostro sensore (potenziometro con Rs1 ed Rs2) al resto della catena di acquisizione. Se colleghiamo il sensore ad un blocco (black-box, dispositivo) posso avere una Ringresso che va in parallelo a Vout del sensore e modifica la caratteristica del sensore. Allora.. posso utilizzare un adattatore di impedenza che ha un solo (amplificatore) operazionale in configurazione inseguitore - follower (amplifica 1 quindi Vout=A*Vin=1*Vin=Vin) Quindi l inseguitore (adattatore di impedenza) deve avere le seguenti caratteristiche: impedenza di ingresso che tende ad infinito (circuito aperto parallelo) impedenza di uscita che tende a zero (corto circuito serie)

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